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Bemessungsbeispiel

Systemansicht

1. Auffangfläche

Die Grundfläche des Hauses beträgt 8.99 × 9.99 m. Dazu kommt auf jeder Seite ein Dachüberstand von 20 cm. Es sollen alle Dachflächen an die Zisterne angeschlossen werden. Der Dachabflüß der einen Seite wird über ein schrägliegendes Rohr mit der Falleitung der anderen Seite verbunden, um das Wasser komplett dem Filtersammler zuzuführen. Für die Dachfläche gilt:
Df = (8.99+2×0.2)×(9.99+2×0.2) = 97.56 m²

2. Filtersammler

Ein Filtersammler filtert das ablaufende Regenwasser. Das gefilterte Wasser wird der Zisterne zugeführt, der Filterrückstand über eine Mulde versickert. Der Hersteller des Filtersammlers gibt als Anteil des gefilterten Wassers (=Filterwirkungsgrad Fw) "über 90 %" an. Es wird zwischen 90 und 95 % der jeweils üngünstigere Wert angenommen, für die Bemessung der Rigole also 95%, weil mehr Wasser überläuft, für die Bestimmung der Nachspeisemenge aber 90%, weil bei geringerem Speicherzufluß auch weniger Regenwasser verbraucht werden kann. Bei vereinfachter Bemessung werden die Simulationsergebnisse für 100% Filterwirkungsgrad verwendet, aber die Dachfläche jeweils rechnerisch reduziert:
Df,eff. = 97.56×0.95 = 92.68 m² für den Abflußbeiwert des Speicherüberlaufes, und
Df,eff. = 97.56×0.9 = 87.8 m² für die Bestimmung des Trinkwasseranteils.

3. Zisterne

Die Zisterne soll möglichst groß sein, weil die Anlage auf langfristiges Wassersparen ausgelegt ist. Am günstigsten erweist sich bei dem gewählten Hersteller die 6000 l-Betonisterne, weil sie kaum teurer ist als die etwas kleineren, aber ein großer Preissprung zu den größeren Zisternen besteht, weil diese einen Außendurchmesser von 2.7 m und deshalb viel höhere Frachttarife haben. Die Daten der Zisterne sind:
Zisternenvolumen Volz = 6 m³
Außendurchmesser dz = 2.2 m
Zisternenhöhe vom Boden bis zum Überlauf hz = 2 m, vom Überlauf zur Abdeckung 80 cm

4. Wasserverbrauch

Es ist davon auszugehen, daß ein Einfamilienhaus dieser Größe von etwa 3-6 Personen bewohnt wird. Bemessungsansatz sind also drei Personen für den Abflußbeiwert und sechs für den maximalen Trinkwasseranteil. Es werden alle Toiletten und die Waschmaschine an das Regenwassernetz angeschlossen. Außerdem gibt es einen freien Anschluß, wo Wasser für Reinigungszwecke verwendet wird. Die Toiletten haben eine Spülstoptaste und deshalb einen geringen spezifischen Verbrauch. Für die Komponenten gilt:
Toilette: sp. Vd = 25 l/E×d
Waschmaschine: sp. Vd = 25 l/E×d
freier Anschluß: Vd = 10 l/d
Daraus ergibt sich ein Gesamtverbrauch von Vd = (25+25) × 3 + 10 = 160 l/d für die Bestimmung des Abflußbeiwertes und
Vd = (25+25) × 6 + 10 = 310 l/d für die Bestimmung des maximalen Trinkwasseranteils.
Df,eff. = 87.8 m²
Volz = 6000 l
Vd = 160 l/d.
bez. Volz = 6000 / 87.8 = 68.3
bez. Vd = 310 / 87.8 = 3.53

Es wird abgelesen:
ATr = 42% maximaler Trinkwasseranteil

Bei einem Dreipersonenhaushalt:
bez. Vd = 160 / 87.8 = 1.82
Es wird abgelesen: ATr = 9%

5. Bemessung der Ringrigole

Die Ringrigole versickert den Speicherüberlauf in der Baugrube der Zisterne. Die Bodenverhältnisse erlauben eine senkrechte Baugrubenwand, aber keine Verdichtung unterhalb der Rigole. Bis zur Rohrüberdeckung wird der Baugrubenseitenraum komlett mit Kies 8/16 verfüllt (eng gestuft für hohen Speicherkoeffizienten) und seitlich und oben mit einem Filtervlies ausgekleidet.
effektive Dachfläche Df,eff. = 92.68 m²
Tagesverbrauch Vd = 160 l/d
Speichervolumen Volz = 6000 l
bez. Volz = 6000 / 92.68 = 64.7
bez. Vd = 160 / 92.68 = 1.73

Für einen 30-min. Starkregen wird abgelesen:
Gesamtabflußbeiwert Qges=0.53
effektive Dachfläche Df,eff. = 92.68 m²
Tagesverbrauch Vd = 160 l/d
Speichervolumen Volz = 6000 l
bez. Volz = 6000 / 92.68 = 64.7
bez. Vd = 160 / 92.68 = 1.73

Für einen 120-min. Starkregen wird abgelesen:
Gesamtabflußbeiwert Qges=0.68
Zwischen diesen beiden Werten wird je nach geschätzter Bemessungsregendauer interpoliert. Die hydrologischen Größen betragen: Die festen geometrischen Größen betragen (vgl. Bild 8.6.): Einzige Bemessungsgröße ist bei den gewählten Vorgaben die Rigolenringbreite a. Sie wird geschätzt und die sich daraus ergebenden Volumina Vsmin und Vsvorh werden miteinander verglichen. Für die Breite a = 0.4 m ergibt sich:
Rigolenringbreite a=0.4 m
Überregnete Fläche As = π × (dz/2 + a)² = π × (2.2/2 + 0.4)² = 7.07 m² *
Versickerungswirksame Fläche :
Asw = π × (a² + a×dz + a×h/2 + h×dz/4) = π × (0.4² + 0.4×2.2 + 0.4×2.1/2 + 2.1×2.2/4) = 8.22 m² *
Rigolenvolumen:
Vs vorh = π × h × a × (dz+a) = π × 2.1× 0.4 × (2.2+0.4) = 6.86 m³ *
Die Bemessungsregendauer T wird geschätzt mit Tgeschätzt = 75 min. Daraus wird zunächst der Abflußbeiwert bestimmt:
Ψ 75 = Ψ 30 + (75-30) / (120-30) × (Ψ 120-Ψ 30) = 0.53 + 0.5 × (0.68-0.53) = 0.605

Damit ergibt sich für die Bemessungsregendauer T:
T =√(Ared+As) / Asw × 6.84×10-5 × Ψ × r15(1) × (Tn 0.25-0.369) / kf -9
= √(92.68+7.07) / 8.22 × 6.84×10-5 × 0.605 × 105 × (100.25-0.369) / 10-5 -9
= 77.2 min ~ Tgeschätzt = 75 min

Für das Mindestvolumen der Rigole ergibt sich:
Vs,min = [(Ared+As) × 2.28×10-4 × Ψ × (Tn0.25-0.369) × T/(T+9) × r15(1) - Asw×T×30×kf] / s = *
[(92.68+7.07)×2.28×10-4× 0.605 × (100.25-0.369)×77.2/(77.2+9)×105-8.22×84.75×30×10-5] / 0.3 = 5.38 m³ < Vs,vorh. = 6.86 m³

Eine Rigolenbreite von 40 cm reicht also aus. Das Verteilerrohr kann bei dieser schmalen Baugrube nicht in rechtwinkligen Abschnitten um die Zisterne gezogen werden, sondern muß im genauen Bogenradius um die Zisterne geführt werden. Die Rigole soll das Rohr um 10 cm überdecken. Zusammen mit der Sauberkeitsschicht am Boden der Baugrube erreicht die Rigole damit eine Gesamthöhe von 2.2 m.

Baugrubenquerschnitt

6. Bemessung der Mulde

Darauf wird hier verzichtet.

*Die verwendeten Formeln für die Baugrubenrigole entstammen der Diplomarbeit des Entwicklers.